Une lentille virtuelle améliore la microscopie à rayons X
Les rayons X offrent un aperçu unique de l'intérieur des matériaux, des tissus et des cellules. Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI ont mis au point une nouvelle méthode grâce à laquelle les radiographies de matériaux sont encore meilleures : La résolution est plus élevée et permet de tirer des conclusions plus précises sur les propriétés des matériaux.
Pour ce faire, les chercheurs ont déplacé une lentille optique et pris plusieurs images individuelles, à partir desquelles ils ont calculé l'enregistrement proprement dit à l'aide d'algorithmes informatiques. C'est la première fois qu'ils ont appliqué le principe de la ptychographie de Fourier à des mesures avec des rayons X. Les résultats de ce travail effectué à la Source de Lumière Synchrotron Suisse SLS ont été publiés dans la revue spécialisée Science Advances.
Avec des microscopes à rayons X, les chercheurs du PSI dans les puces informatiques, les catalyseurs, les fragments d'os ou les tissus cérébraux. La courte longueur d'onde des rayons X permet de voir des détails un million de fois plus petits qu'un grain de sable, c'est-à-dire des structures de l'ordre du nanomètre (millionième de millimètre). Comme avec un microscope normal, la lumière frappe l'échantillon et est déviée par celui-ci. Une lentille recueille cette lumière diffusée et produit une image agrandie sur l'appareil photo. Toutefois, de minuscules structures diffusent la lumière sous de très grands angles. Si l'on veut les résoudre sur l'image, il faut donc une grande lentille. "Mais il est extrêmement difficile de fabriquer de telles grandes lentilles", explique Klaus Wakonig, physicien au PSI : "Dans le domaine visible, il existe des lentilles qui peuvent capturer de très grands angles de diffusion. Dans le domaine des rayons X, en revanche, c'est plus compliqué en raison de la faible interaction avec le matériau de la lentille. En conséquence, seuls de très petits angles peuvent généralement être capturés ou les lentilles sont très inefficaces".
La nouvelle méthode développée par Wakonig et ses collègues permet de contourner ce problème. "Le résultat est le même que si nous avions mesuré avec une grande lentille", explique le chercheur. L'équipe du PSI utilise une lentille petite mais efficace, comme on en trouve habituellement dans les Microscopie à rayons X et les déplace sur une zone qu'une lentille idéale couvrirait. Une grande lentille est ainsi virtuellement créée. "Dans la pratique, nous nous rendons avec la lentille à différents points et y prenons à chaque fois une image", explique Wakonig. "Ensuite, nous utilisons des algorithmes informatiques pour relier toutes les images et créer ainsi une image à haute résolution".
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